Fatigue des matériaux
Techniquement, il s’agit du phénomène de destruction qui se manifeste sous l’effet de l’application répétée d’une charge. C’est un mécanisme à caractère local. Chaque cycle de variation des contraintes crée un endommagement du matériau. La répétition des cycles conduit à l’amorçage d’une fissure, une propagation dans l’épaisseur et finalement une fuite ou une rupture.
Un grand nombre de paramètres interviennent pour l’apparition du phénomène. Les changements de formes et les concentrations de contraintes induites, les fortes épaisseurs, l’état de surface, la température et l’historique du chargement.
Ces phénomènes ont été théorisés (règle de Miner : cumul linéaire des dommages) et des essais sur des assemblages soudés représentatifs ont permis de déterminer des courbes de fatigue (International Institute of Welding) donnant leur endurance.
Fatigue des équipements sous pression
Des travaux complémentaires ont été réalisés spécifiquement pour le domaine des ESP afin de proposer des méthodes d’étude en vue de déterminer la durée de vie des équipements
Ces procédures proposent une analyse par « zone critique ». Ce sont principalement les
zones soudées mais également les changements de forme comme par exemple une ouverture, la zone périphérique d’un fond ou bien le raccordement du plateau et de la collerette d’une bride.
Chaque zone est caractérisée par les paramètres influant sur sa résistance en fatigue comme les matériaux, les épaisseurs, les imperfections et défauts de formes (décalage de
fibre moyenne ou angulaire, ovalisation).
Les zones sont alors étudiées en fonction des cycles d’utilisation de l’équipement pour déterminer les contraintes. Grâce aux courbes de fatigue et la loi de cumul, le taux d’endommagement sera alors évalué pour permettre de vérifier la tenue globale de l’équipement.
Etude en FATIGUE avec AUXeCAP
La dernière version de notre logiciel de calcul de chaudronnerie AUXeCAP permet maintenant d’effectuer l’étude à la fatigue d’un équipement en réponse à des variations de pression, de température et de sollicitations mécaniques durant son exploitation. L’application répétée de ses sollicitations sont à l’origine de destruction de type : fatigue des matériaux.
Les codes de calculs proposent différentes approches de ce phénomène et permettent soit de conclure qu’un équipement ne subira pas ces phénomènes d’endommagements « exemption » sinon ils déterminent le nombre de cycles admissibles et le taux d’endommagement. Deux méthodes sont habituellement proposées :
- méthode dite simplifiée qui couvre surtout les cas où la seule sollicitation variable est la pression et essentiellement pour les équipements dimensionnés à l’aide de formules analytiques,
- méthode dite détaillée qui nécessite des calculs préliminaires par la méthode des éléments finis.
Deux étapes seront nécessaires à la vérification en FATIGUE à partir d’un équipement déjà dimensionné en pression :
- le cas d’étude
- la description des zones critiques à analyser
AUXeCAP vous assiste dans ces deux tâches préliminaires à l’évaluation en FATIGUE par :
- la détermination des cycles élémentaires d’étude : méthode du réservoir,
- la génération intelligente des zones critiques.
Au final, AUXeCAP délivre une analyse détaillée pour chaque zone et chaque cycle élémentaire et un rapport de synthèse avec les taux d’endommagement et les nombres de cycles admissibles. Grâce à ces résultats d’étude vous pourrez bien sûr justifier de la tenue en exploitation des équipements mais également envisager de réaliser des gains de matière et devenir plus compétitif.
Si vous ne connaissez pas encore notre solution, demandez votre présentation en ligne gratuite : demande de démonstration. Une heure seulement est nécessaire pour vous donner une bonne vision de l’outil.